Inleiding
De ontwikkeling van hernieuwbare energie kent een ongekende groei in Europa en wereldwijd. Volgens het Internationaal Energieagentschap (IEA) is er in 2023 wereldwijd meer dan 500 GW aan hernieuwbare capaciteit bijgekomen, waarbij fotovoltaïsche zonne-energie alleen al het grootste deel van de nieuwe installaties uitmaakt. In Europa voorziet REPowerEU een aanzienlijke toename van de capaciteit voor zonne- en windenergie om de energieonafhankelijkheid te versterken en de klimaatdoelstellingen tegen 2030 te halen.
In Frankrijk verwacht netbeheerder RTE in zijn scenario voor de energietransitie een gestage toename van het aantal zonne- en windenergie-installaties, met een sterke groei van grondgebonden centrales, agrivoltaïsche projecten en opslaginfrastructuur.
In Frankrijk verwacht netbeheerder RTE in zijn scenario voor de energietransitie een gestage toename van het aantal zonne- en windenergie-installaties, met een sterke groei van grondgebonden centrales, agrivoltaïsche projecten en opslaginfrastructuur.
Deze projecten hebben één ding gemeen: ze worden meestal buiten uitgevoerd, in soms barre omstandigheden of in kustgebieden, op blootgestelde hellingen, landbouwgrond, braakliggende industrieterreinen en afgelegen locaties. De elektrische installaties worden daar langdurig blootgesteld aan UV-straling, temperatuurschommelingen, vocht en soms corrosieve omgevingen.
Voor technische afdelingen en inkoopmanagers is dit een strategische vraag: moet de voorkeur uitgaan naar een metalen kast (van gegalvaniseerd, geverfd of roestvrij staal) of naar een kast van glasvezelversterkt polyester?
De specifieke uitdagingen van omgevingen op het gebied van hernieuwbare energie
Permanente buitenexpositie en weersinvloeden
Installaties voor hernieuwbare energie staan van nature buiten en vaak in open gebieden: landbouwgrond, braakliggende industrieterreinen, kustgebieden, bergachtige gebieden of afgelegen gebieden.
In deze omgevingen worden de schakelkasten blootgesteld aan:
- Een constante UV-straling;
- Aanzienlijke dagelijkse temperatuurschommelingen;
- Des variations saisonnières marquées ;
- Perioden van hevige regen of opspattend water;
- Verschijnselen van interne condensatie.
De bescherming tegen het binnendringen van vaste stoffen en vloeistoffen wordt geregeld door de norm EN 60529 (IP-codes). Een hoge IP-code is echter niet voldoende om de duurzaamheid te garanderen als het materiaal van de behuizing door UV-straling of corrosie wordt aangetast.
De prestaties van een kast in een ENR-omgeving worden dus niet alleen afgemeten aan de oorspronkelijke IP-classificatie, maar ook aan de structurele en chemische stabiliteit na jarenlange blootstelling.
Corrosieve omgevingen en agressieve atmosferen
Veel installaties voor hernieuwbare energie bevinden zich in gebieden die volgens de in de norm ISO 12944 gedefinieerde categorieën (C1 tot en met C5) als corrosiegevaarlijk zijn aangemerkt.
Typische voorbeelden:
- Offshore- of kustwindenergie: zoute lucht.
- Waststoffenverwerkingsinstallaties: lucht die verontreinigd is met chemische stoffen.
- Waterzuiveringsinstallaties: een vochtige en corrosieve omgeving.
- Stedelijke industriegebieden: luchtvervuiling in combinatie met vochtigheid.
In deze situaties is corrosie geen marginaal verschijnsel, maar een doorslaggevende factor voor vroegtijdige veroudering van metalen behuizingen. Aantasting van een coating kan een toegangspunt vormen voor structurele oxidatie, wat op termijn de mechanische integriteit van de behuizing aantast.
Beperkt onderhoud en logistieke beperkingen
Projecten op het gebied van hernieuwbare energie worden vaak uitgevoerd op locaties die ver van stedelijke centra liggen. Elke technische ingreep houdt het volgende in:
- Un déplacement logistique ;
- Arbeidskosten;
- Soms een gedeeltelijke productiestop.
De exploitatiestrategie is dan ook gericht op het terugdringen van ongeplande onderhoudswerkzaamheden. Bij de keuze van de bekleding moet hiermee rekening worden gehouden: een materiaal dat regelmatig moet worden gecontroleerd op corrosie, leidt op termijn automatisch tot hogere exploitatiekosten.
Metalen kast: technische analyse en beperkingen in een ENR-omgeving
De voordelen van metalen kasten
Metalen kasten (van gegalvaniseerd, geverfd of roestvrij staal) zijn van oudsher de meest gangbare oplossing in de industrie. Ze bieden verschillende voordelen:
- Hoge mechanische stijfheid;
- Een goed beheerste bedrijfscultuur;
- Compatibiliteit met talrijke integratiestandaarden.
In binnenomgevingen of licht agressieve omgevingen voldoen ze volledig aan de technische en normatieve eisen.
De beperkingen in een veeleisende buitenomgeving
afhankelijkheid van de corrosiewerende coating
De bescherming van een metalen kast is afhankelijk van een coating: verzinking, verf, poedercoating of speciaal roestvrij staal. De corrosiebestendigheid hangt echter rechtstreeks samen met de integriteit van deze coating.
Een kras, een stoot of plaatselijke beschadiging kan een beginpunt voor corrosie vormen. In een C4- of C5-omgeving (ISO 12944) kan dit proces worden versneld.
Voor een technische leiding houdt dit in:
- regelmatige visuele controle;
- herstelwerkzaamheden aan de lak;
- een risico op geleidelijke aantasting.
Elektrische geleidbaarheid en aarding
Aangezien metaal een geleider is, moet het zorgvuldig worden geaard volgens de veiligheidsvoorschriften die onder meer in de norm IEC 61140 zijn vastgelegd.
Bij een defect in de interne isolatie wordt de continuïteit van de aarding van cruciaal belang. Deze eis is op zich geen probleem, maar vereist wel extra waakzaamheid bij het ontwerp en het gebruik.
Gewicht en structurele beperkingen
Grote metalen kasten wegen behoorlijk wat. Bij projecten met meerdere locaties of bij installaties op geoptimaliseerde betonnen funderingen kan dit leiden tot:
- Hogere transportkosten;
- Beperkingen bij het verplaatsen;
- Een aanpassing van de fundering.
Bij projecten op het gebied van hernieuwbare energie waarbij gestreefd wordt naar een optimalisatie van de infrastructuurkosten, verdient dit aspect het om in de analyse te worden meegenomen.
Kast van met glasvezel versterkt polyester: een oplossing die voldoet aan de eisen van de hernieuwbare-energiesector
Inherente corrosiebestendigheid
Glasvezelversterkt polyester is een chemisch stabiel composietmateriaal. In tegenstelling tot metaal oxideert het niet en is het niet afhankelijk van een coating om corrosie te weerstaan.
In een zoute of vochtige omgeving is de duurzaamheid van het materiaal niet afhankelijk van een beschermende oppervlaktelaag, maar van zijn intrinsieke eigenschappen.
In een zoute of vochtige omgeving is de duurzaamheid van het materiaal niet afhankelijk van een beschermende oppervlaktelaag, maar van zijn intrinsieke eigenschappen.
Natuurlijke elektrische isolatie – klasse II
Met glasvezel versterkt polyester is elektrisch isolerend. Dankzij deze eigenschap kunnen behuizingen van klasse II worden ontworpen, waardoor de risico’s in verband met de geleidbaarheid van de constructie worden beperkt.
Bij buiteninstallaties die aan vocht worden blootgesteld, verhoogt deze eigenschap de intrinsieke veiligheid van de behuizing en vereenvoudigt het bepaalde methoden voor structurele aarding.
Voor een technisch verantwoordelijke betekent dit een extra element van passieve beveiliging.
Thermische prestaties en condensbeheersing
Composietmaterialen hebben een lagere warmtegeleiding dan metalen. Deze eigenschap helpt koudebruggen te beperken en snelle schommelingen in de binnentemperatuur te temperen.
Bij fotovoltaïsche installaties die aan intense zonnestraling worden blootgesteld, of in gebieden met grote temperatuurschommelingen, draagt deze relatieve stabiliteit bij aan:
- de bescherming van gevoelige apparatuur;
- het verminderen van condensatieverschijnselen.
Bij sommige ontwerpen is het bovendien mogelijk om geïsoleerde sandwichconstructies te integreren, die geschikt zijn voor veeleisende omgevingen.
Mechanische sterkte en duurzaamheid
Polyesterbehuizingen kunnen een mechanische sterkte bereiken die voldoet aan de IK10-eisen (EN 62262), waardoor ze geschikt zijn voor gebruik op afgelegen locaties of in openbare ruimtes.
In tegenstelling tot een verroeste metalen constructie neemt de mechanische sterkte van een polyester kast na verloop van tijd niet af door oxidatie.
Lichter gewicht en vereenvoudigde logistiek
Bij een vergelijkbare mechanische sterkte is polyester aanzienlijk lichter dan staal. Bij projecten op het gebied van hernieuwbare energie met installaties op meerdere locaties kan dit leiden tot:
- een vereenvoudigde logistiek;
- een vermindering van de belasting bij het heffen;
- een optimalisatie van de perken.
Voor inkoopafdelingen kan dit aspect van invloed zijn op de indirecte kosten van het project.
Beknopte strategische vergelijking
| Criterium | Metalen kast | Polyester kast |
|---|---|---|
| Corrosiebestendigheid | Hangt af van de bekleding | Intrinsiek |
| Elektrische geleidbaarheid | Bestuurder | Isolatiemateriaal (klasse II) |
| Poids | Hoog | Afgeprijsd |
| Corrosiebescherming | Aanbevolen | Laag |
| Zoute omgeving | Gevoelig | Aangepast |
| Stabiliteit op lange termijn | Variabele | Stabiel |
In gecontroleerde binnenomgevingen kunnen beide oplossingen geschikt zijn. In veeleisende buitenomgevingen met hernieuwbare energiebronnen biedt polyester daarentegen prestaties die minder afhankelijk zijn van onderhoud.
TCO-benadering: werkelijke kosten over 15 jaar
Voor een inkoopafdeling mag de afweging zich niet beperken tot de aankoopprijs.
De totale eigendomskosten moeten het volgende omvatten:
- corrosiepreventieve onderhoudswerkzaamheden;
- technische verplaatsingen;
- voortijdige vervangingen;
- de gevolgen van een eventuele uitval van de installatie.
Een gebouw dat regelmatig moet worden gecontroleerd of waarbij het risico bestaat dat de staat ervan geleidelijk verslechtert, kan over een periode van 10 tot 15 jaar hogere totale kosten met zich meebrengen dan een oplossing die in eerste instantie duurzamer is.
Bij projecten op het gebied van hernieuwbare energie, waarbij exploitatiecontracten vaak voor de lange termijn worden afgesloten, is de stabiliteit van de prestaties van de apparatuur een bepalende factor.
Toepassingen op het gebied van hernieuwbare energie waarbij polyester een cruciale rol speelt
Fotovoltaïsche grondinstallaties
Omdat ze buiten op grote oppervlakken worden geplaatst, staan de kasten bloot aan direct en continu zonlicht. Series zoals Maxi Euro of Euro Medium zijn bijzonder geschikt voor deze omstandigheden.
Windparken en kustgebieden
De zoute lucht versnelt de corrosie van metalen. Door polyesterbekleding te gebruiken, wordt het risico op structurele schade op de lange termijn verminderd.
Energieopslag en accu’s
Opslagkasten moeten zware belastingen kunnen dragen en voorzien zijn van opvangvoorzieningen. Op maat gemaakte oplossingen van polyester voldoen aan deze specifieke eisen en bieden tegelijkertijd een hoge corrosiebestendigheid.
Infrastructuur voor elektrische mobiliteit
Omdat ze buiten en soms in veeleisende stedelijke omgevingen worden geplaatst, zijn de laadpalen en bijbehorende kasten voorzien van een stevige en isolerende behuizing.
Hoe stel je een bestek op voor een project op het gebied van hernieuwbare energie?
Voor een project op het gebied van hernieuwbare energie moet het bestek voor een schakelkast het volgende bevatten:
- Vereiste IP-classificatie (EN 60529);
- Mechanische weerstand IK (EN 62262);
- Milieuklasse (ISO 12944);
- Eisen inzake elektrische isolatie;
- Thermische beperkingen;
- Beoogde levensduur.
Door deze parameters al in de ontwerpfase mee te nemen, kunnen dure afwegingen in een later stadium worden voorkomen.
Conclusion
De keuze tussen een polyester kast en een metalen kast is niet per se een kwestie van het ene of het andere. Het hangt af van de plaatsingsomstandigheden en de milieueisen.
In binnenomgevingen of omgevingen met een lage mate van agressiviteit blijven metalen kasten een goede keuze.
In omgevingen met hernieuwbare energiebronnen, die worden gekenmerkt door langdurige blootstelling aan de buitenlucht, corrosieve omgevingen en beperkt onderhoud, biedt glasvezelversterkt polyester daarentegen een structurele en chemische stabiliteit die de prestaties op lange termijn garandeert.
Voor de technische en inkoopafdelingen is dit niet alleen een technische, maar ook een strategische kwestie. De duurzaamheid van de buitenkant is bepalend voor de algehele betrouwbaarheid van de installatie.